DE2122507C3 - Kraftstoffeinspritzsteuersystem für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für Brennkraftmaschinen, bei welchem die mitte's elektromagnetisch betätigter Einspritzventile abgegebene Kraftstoffmenge durch die Länge von Impulsen in Abhängigkeit von verschiedenen Maschinenbetriebsbedingungen repräsentieren-

ao den elektrischen Spannungen mit Hilfe eines Impulsmodulators gesteuert wird, wobei die Beschleunigung durch einen Zuwachssignalgenerator eine Vergrößerung der abgegebenen Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der bei Beschleunigung auftietenden Erhö-

a5 hung des absoluten Druckes im Ansaugrohr erfolgt, indem der Zuwachssignalgenerator eine Differenzmeßeinrichtung aufweist, in welcher ein vom Druck im Ansaugrohr unmittelbar und ein von diesem über ein Verzögerungsglied abhängiger Wert verglichen werden und bei einem einer Beschleunigung entsprechenden Vergleichsergebnis die Vergrößerung der abgegebenen Kraftstoffmenge durch eine zusätzliche Einspritzventilöffnung erfolgt.

Bei einem in der deutschen Auslegeschrift 1 100377, ergänzt durch die deutsche Auslegeschrift 1116473, beschriebenen System dieser Art ist als Differenzmeßeinrichtung ein Beschleunigungsgeber in Form eines Membranschalters mit zwei Kammern vorgesehen, die durch eine eine relativ kleine Druckausglcichsöffnung besitzende Membran voneinander getrennt sind. Eine der beiden Kammern steht mit dem Motoransaugkanal in Verbindung, während die andere geschlossen ist. Bei genügendem Anstieg des Ansaugkanaldrucks infolge der zum Beschleunigen weiter geöffneten Drosselklappe wird die Membran aus ihrer Ruhestellung so lange verschoben und damit der Schalter so lange in geöffnetem Zustand gehalten, bis über die Druckausgleichsöffnung wieder gleicher Druck in beiden Kammern herrscht. Durch das Üffnen des Schalters wird die Zeitkonstante eines Zeitkonstantenkreises verlängert, der die Einspritzdauer bestimmt.

Eine derartige Steuerung der Einspritzdauer über einen Kontakt eines Beschleunigungsgebers ist sehr grob und kann der für optimalen Maschinenbetrieb erforderlichen Genauigkeit in der Kraftstoffzumessung nicht genügen. Darüber hinaus begründet der entsprechend anzuschließende Membranschalter zur Ermittlung des Beschleunigungszustandes einen hohen mechanischen Aufwand.

Eine in der deutschen Offenlegungsschrift 1 451 956 beschriebene Einspritzeinrichtung weist ein Potentiometer als Geber für ein dem Drosselwinkel proportionales Signal auf, das mechanisch mit dem Drosselpedal gekoppelt ist. Dieses Signal wird differenziert, wobei ein Signal entsteht, das. der Größenveränderung des Drosselwinkels proportional ist und in Richtung einer Zunahme der Einspritzimpulslänge

verwertet wird. Auch diese Einrichtung arbeitet somit mit einem gesonderten Beschleunigungsgeber, der über ein Gestänge mit dem Gaspedal verbunden werden muß.

Ferner beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift 1 526506 eine Kraftstoffeinspritzanlage, bei der die Einspritzdauer in Abhängigkeit von einzelnen Betriebsparametern additiv oder multiplikativ konigiert wird, indem die Breite der die Einspritzdauer bestimmenden Impulse um eine konstante Größe oder um einen bestimmten Faktor vergrößert oder verkürzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei geringem baulichen Aufwand eine genaue Zuordnung der zusätzlich eingespritzten Kraftstoffmenge zum Beschleunigungszustand ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindujigsgemäß dadurch gelöst, daß die Differenzmeßeinrichtung ein Differenzverstärker ist, an dessen einem Eingang ein den Druck im Ansaugrohr repräsentierendes elektrisches Signal unmittelbar und an dessen anderem Eingang dieses Signal über das Verzögerungsglied anliegt, und der daraus ein Signal erzeugt, das die Länge der zusätzlichen Ventilöffnung bestimmt.

Auf diese Weise läßt sich ein Zusatzeinspritzsignal erzeugen, mit dem die einzuspritzende Kraftstoffmenge während des gesamten Beschleunigungsvorganges optimal bemessen werden kann. Der bauliche Aufwand ist gering, da der ohnehin vorhandene Unterdruckfühler bzw. dessen Ausgangssignal für die Steuerung der zusätzlichen Kraftstoffmenge benutzt wird. Es sind somit zusätzliche mechanische Einrichtungen nicht erforderlich.

Wenn die Vergrößerung der abgegebenen Kraftstoffmenge durch Veränderung der Breite der Ausgangsimpulse des Impulsmodulators erfolgt, erzeugt der Differenzverstärker vorteilhaft ein Ausgangssignal, das dem Impulsmodulator zugeführt und dessen übrigen, die Maschinenbetriebsbedingungen repräsentierenden und die Einspritzimpulsbreite bestimmenden Eingangssignalen zuaddiert wird.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Differenzverstärkers zu einem Impulssignal weiterverarl'dtet wird, das zum unmittelbaren gleichzeitigen öffnen aller Einspritzventile ohne Zwischenschaltung des Impulsmodulators auf eine Einspritzventilbetätigungsschaltung gegeben wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 2 zeigt ein elektrisches Schaltbild eines Zuwachssignalgenerators in der Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 3a, 3b, 3c und 3d zeigen Spannungswellenformen, die an verschiedenen Teilen des Systems nach Fig. 1 und 2 auftreten;

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform des erfinduiigsgemäßen Systems;

Fig. 5 zeigt ein elektrisches Schaltbild eines ZuwachsMgnaigenerators in der Ausführungsform nach Fig. 4;

Fig. 6a, 6b, 6c. 6e, 61 und 6g zeigen Spannungswellenformen, die an verschiedenen Teilen des Systems nach Fig. 4 und 5 aiii treten;

Fig. 7 zeigt ein elektrisches Schaltbild einer anderen Form des Generators nach Fig. 4.

Die vorliegende Erfindung wird hinsichtlich ihrer Anwendung bei einer Brennkraftmaschine mit beispielsweise vier Zylindern beschrieben, ist jedoch nicht auf eine solche Brennkraftmaschine beschränkt. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besitzt einen Motordrehzahldetektor 1, der eine Gleichspannung erzeugt, die

ίο die Motordrehzahl darstellt, einen Temperaturdetektor 2, der die Motortemperatur auf der Basis der Temperatur des Kühlwassers, des Schmieröls usw. ermittelt und eine Gleichspannung erzeugt, die die Temperatur des Motors darstellt, und einen Unterdruckdetektor 3, der eine Gleichspannung erzeugt, die den Unterdruck in dem Luftansaugrohr des Motors darstellt. Wenn zwar drei vorstehend beschriebene Einrichtungen in der vorliegenden Ausführungsform zur Ermittlung der drei Parameter vorgesehen sind,

ao d.h. Motordrehzahl, Motortemperatur und Unterdruck im Luftansaugrohr, aus verschiedenen die Betriebsbedingungen des Motors angebenden Parametern, welche zumindest erforderlich sind, um die Kraftstoffeinspritzung in dem Motor zu steuern, kann das System im Bedarfsfall zusätzliche Detektoren aufweisen, die die Drosselventilöffnung und andere Betriebsbedingungen des Motors angebende Parameter ermitteln und die ermittelten Werte darstellende Gleichspannungen erzeugen. Die Ausgangsspannungen der drei Detektoren 1, 2 und 3 liegen zusammen mit einer Ausgangsspannung von einem im folgenden beschriebenen Zuwachssignalgenerator an einem Impulsmodulator 4 an. Der Impulsmodulator 4 erzeugt in Abhängigkeit vom Anliegen dieser Eingangsspannungen ein Impulssignal mit einer Impulsbreite, die der Summe dieser Eingangsspannungen und damit der Menge eingespritzten Kraftstoffs entspricht, und dieses Impulssignal wird nacheinander auf eine Anzahl von die Kraftstoffeinspritzventile energierenden Schaltungen 5, 6, 7 und 8 verteilt, die den jeweiligen Zylindern in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Reihenfolge der Einspritzung in diese Zylinder zugeordnet sind. Das Impulssignal, das eine Impulsbreite hat, die dem Gleichspannungspegel ent-

spricht, kann durch Verwendung eines Differenzverstärkers erhalten werden. Das von dem Impulsmodulator 4 verteilte Impulssignal wird durch Verstärker in den jeweiligen Kraftstoffeinspritzventilenergierungsschaltungen 5, 6, 7 und 8 stromverstärkt und an

die Energierungsspulen oder Solenoide (nicht dargestellt) der elektromagnetisch oder solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventile 9. 10, 11 und 12 angelegt, die mit dem ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Zylinder des Motors verbunden sind. Die solenoid be-

triebenen Kraftstoffeinspritzventile 9, 10, 11 und 12 werden in Abhängigkeit vom Anliegen des Impulssignals oder Stroms an den Solenoiden für eine beschränkte Zeitdauer, die gleich der Impulsbreite ist, in die Offenstellung gebracht, so daß Kraftstoff, der von der Kraftstoffpumpe (nicht dargestellt) unter Druck zugeführt wird, zu den Einlaßventilen der einzelnen Zylinder gespritzt wird. So entspricht die Menge eingespritzten Kraftstoffs der Impulsbreite des Impulssignals.

Zwischen dem Unterdruckdetektor 3 und dem Impulsmodulator 4 ist ein Zuwachssignalgenerator eingeschleift. Der Aufbau dieses Zuwachssignalgenerators 13 wird im einzelnen an Hand von Fig. 2

beschrieben. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, liegt eine Ausgangsspannung Va des Unterdruckdetektors 3 über einen Eingangswiderstand 15 an einem der Eingangsanschlüsse eines Differenzverstärkers 14 an, während dieselbe Ausgangsspannung Va des Unterdruckdetektors 3 durch eine aus einem Widerstand 16 und einem Kondensator 17 gebildete Verzögerungsschaltung verzögert wird, um eine Spannung Vb zu liefern, und diese Spannung Vb liegt an dem anderen Anschluß des Differenzverstärkers 14 an. Die Verzögerungszeit ist durch die Zeitkonstante der durch den Widerstand 16 und den Kondensator 17 gebildeten Verzögerungsschaltung bestimmt. Zwischen einem der Eingangsanschlüsse und dem Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers 14 ist ein veränderlicher Rückkoppelwiderstand 18 geschßltet, wie dies dargestellt wurde. Der Differenzverstärker 14 liefert eine Spannung Vc, die die Differenz zwischen den beiden Eingangsspannungen Va und Vb darstellt. Eine Diode 19, ein Widerstand 20 und ein Kondensator 21 bilden eine Verzögerungsschaltung. Diese Verzögerungsschaltung verzögert die Ausgangsspannung Vc des Differenzverstärkers 14 um eine Verzögerungszeit, die durch die Zeitkonstante der aus dem Widerstand 20 und dem Kondensator 21 bestehenden Kombination bestimmt ist, wodurch eine Spannung Vd gebildet wird. Diese Spannung Vd liegt an dem Impulsmodulator 4 an.

Die an verschiedenen Teilen des Systems nach Fig. 1 und 2 auftretenden Spannungswellenformen haben Phasenbeziehungen, wie sie in den F i g. 3 a, 3 b, 3c und 3d dargestellt sind, worin derartige Spannungen auf der gleichen Zeitachse aufgetragen sind. Auf der die Zeit / darstellenden Horizontalachse wird das Niederdrücken des Beschleunigerpedals zum Zeitpunkt i, begonnen und zum Zeitpunkt I₂ vollendet. Fig. 3 a zeigt die Beziehung zwischen einer Kurve P, die die zeitliche Veränderung des Unterdrucks im Luttansaugrohr in Abhängigkeit vom Niederdrücken des Beschleunigerpedals darstellt, und der an einen der Eingangsanschlüsse des Differenzverstärkers 14 angelegten Spannung Va. Fig. 3bzeigt die Beziehung zwischen dieser Spannung Va und der an den anderen Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 14 angelegten Spannung Vb. Fig. 3c zeigt die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung Vc des Differenzverstärkers 14 und der einem Impulsmodulator 4 angelegten Spannung Vd, die durch Verzögerung der Spannung Vc erhalten wird. F i g. 3 d zeigt das von dem Impulsmodulator 4 gelieferte Impulssignal, und die an den solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventilen 9,10,11 und 12 anliegenden Impulse sind darin nacheinander (in einer Reihe) gezeigt.

An Hand der Fig. 3a, 3b, 3c und 3d wird die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Systems mit obigem Aufbau beschrieben. Es wird angenommen, daß der Unterdruck in dem Luftansaugrohr einen Wert von beispielsweise — 500mmHgvordem Niederdrükken des Beschleunigerpedals hat. Wird nun das Beschleunigerpedal zum Zeitpunkt f, (in Fig. 3 a) niedergedrückt, steigt der Unterdruck schnell über die Zeit an, wie dies mit der Kurve P in Fig. 3a gezeigt ist, bis er schließlich zum Zeitpunkt t,', bevor der Zeitpunkt I₂ erreicht ist, einen Pegel erreicht, der im wesentlichen gleich dem atmosphärischen Druck ist. Die Ausgangsspannung Va des auf den Unterdruck in dem Luftansaugrohr ansprechenden Unterdruckdetcktors 3 beginnt mit leichter Verzögerung gegenüber der Kurve P, wie dargestellt wurde, anzusteigen, und diese Spannung Va liegt an einem der Eingangsanschlüsse des Differenzverstärkers 14 an. Die in Fig. 3b gezeigte Spannung Vb wird durch Verzögerung der Spannung Va um die Verzögerungszeit erhalten, die durch die Zeitkonstante der aus dem Widerstand 16 und dem Kondensator 17 bestehenden Kombination bestimmt ist, und diese Spannung Vb liegt an dem anderen Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 14 an. Der Differenzverstärker 14 liefert in Abhängigkeit vom Anliegen dieser beiden Spannungen Va und Vb die in Fig 3c gezeigte Spannung Vc, die die Differenz zwischen diesen beiden Spannungen Va und Vb darstellt. In der vorliegenden

Ausführungsform hat diese Spannung Vc einen Scheitelwert in der Nähe des Zeitpunktes r,', jedoch kann der Zeitpunkt, zu dem der Scheitelwert auftritt, durch geeignete Änderung des Gradienten der Anstiegsneigung der Spannung Vb frei gesteuert werden,

ao d.h. durch geeignete Wahl der Zeitkonstanten der aus dem Widerstand 16 und dem Kondensator 17 bestehenden Kombination. Ferner kann die Größe des Scheitels frei gewählt werden, indem der Widerstandswert des veränderlichen Rückkoppelwiderstan-

«5 des 18 in geeigneter Weise geändert wird. Die Spannung Vd, die durch Verzögerung dieser Spannung Vc durch die aus der Diode 19, der Widerstand 20 und dem Kondensator 21 gebildete Verzögerungsschaltung erhalten wird, hat eine Wellenform, wie sie in Fig. 3c dargestellt ist, woraus ersichtlich ist, daß die Spannungswellenform einen allmählich abfallenden Verlauf hat, der von dem Scheitelwert der Spannung Vc ausgeht. Das Maß dieser Ausdehnung ist durch die Zeitkonstante der aus dem Widerstand 20 und dem Kondensator 21 bestehenden Kombination bestimmt, und dies bestimmt in Abhängigkeit von dem Zuwachs die beim Beschleunigen erforderliche Menge eingespritzten Kraftstoffs. Die Spannung Vd liegt an dem Impulsmodulator 4 an. Zum Startzeitpunkt des Motors erzeugt der Impulsmodulator 4 ein Impulssignal mit einer Impulsbreite, die der Summe der Ausgangsspannungen der drei Detektoren 1, 2 und 3 und der Spannung Vd entspricht, während der Impulsmodulator 4 im Betriebszustand des laufenden Motors, nachdem dieser gestartet wurde, ein Impulssignal mit einer Impulsbreite erzeugt, die der Summe der Ausgangsspannungen des Drehzahldetektors 1 und des Unterdruckdetektors 3 und der Spannung Vd entspricht. Die Funktion des Temperaturdetektors 2 besteht darin, ein zufriedenstellendes Starten des Motors zu gewährleisten, wenn der Motor aus einem kalten Zustand gestartet wird, und es werden Anordnungen getroffen, daß die Ausgangsspannung des Temperaturdetektors 2 null sein kann oder im Zustand des laufenden Motors nicht an dem Impulsmodulator 4 anliegt.

Die im folgenden gegebene Beschreibung ist auf die Betriebsweise des Systems gerichtet, wenn der Motor im stationären Laufzustand arbeitet. Im stationären Laufzustand des Motors erzeugt der Impulsgenerator 4 ein Impulssignal, wie es in Fig. 3d dargestellt ist. In Fig. 3d stellt t₉ die Impulsbreite eines Impulses dar, der an dem solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventil 9 für den ersten Zylinder zu einem

früheren Zeitpunkt als der Zeitpunkt r, anliegt, bei dem das Beschieunigerpedal niedergedrückt wird, und diese Impulsbreite entspricht der Summe der Ausgangsspannungen des Drchzahldetektors 1 und des

Unterdruckdetcktors 3. Impulse, die nach dem Zeitpunkt f, anliegen, bei dem das Beschlcunigerpedal niedergedrückt wurde, haben entsprechende Impulsbreiten i₉' und f₉", die größer als die Impulsbreite /_g sind, wie aus Fig. 3d ersichtlich ist. In gleicher Weise steigt die Impulsbreite von /_u,bis /,„' im Fall des solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventils 10 für den zweiten Zylinder, von i,, bis r,,' im Fall des solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventils 11 für den dritten Zylinder und von t_u bis i,/ und I_n" im Fall des solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventils 12 für den vierten Zylinder. Nach dem Zeitpunkt Z₁ oder nachdem das Beschleunigerpedal niedergedrückt wurde, wird die Impulsbreite der innerhalb einer begrenzten Zeitperiode auftretenden Impulse durch Anlegen der Ausgangsspannung Vd des Zuwachssignalgenerators 13 an den Impulsmodulator 4 vergrößert. Der Zuwachs ist dargestellt durch T₁₂ im Fall des solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventils 12 für den vierten Zylinder, T, im Fall des solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventils 9 für den ersten Zylinder, T_w im Fall des solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventils 10 für den zweiten Zylinder und T_n im Fall des solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventils 11 für den dritten Zylinder. Nach dieser begrenzten Zeitperiode wird keine Vergrößerung der Impulsbreite auf Grund der Ausgangsspannung Vd des Zuwachssignalgenerators 13 durchgeführt, und die Impulsbreite hängt von der Summe der Ausgangsspannungen des Drehzahldetektors 1 und Unterdruckdetektors 3 ab. Der Zuwachs wird allmählich in der Reihenfolge von T₁₂, T₉, 7₁₀ und T_n nach dem abfallenden Verlauf der Wellenform der Ausgangsspannung Vd des Zuwachssignalgenerators 13 verringert und hängt von dem allmählich kleiner werdenden Spannungspegel der Spannung Vd ab. Nach dem Zeitpunkt f, oder nach dem das Beschleunigerpedal niedergedrückt wurde, werden die Impulse mit den Impulsbreiten i_d = (r₁₂'+ T₁₂J, t_n",... nacheinander an das solenoid betriebene Kraftstoffe inspritzventil 12 für den vierten Zylinder angelegt, die Impulse mit den Impulsbreiten t_a = (r,' + T₉), t₉",... nacheinander an das solenoid betriebene Kraftstoffeinspritzventil 9 für den ersten Zylinder angelegt, die Impulse mit den Impulsbreiten f₆ = (r,„'+ T₁₀),... nacheinander an das solenoid betriebene Kraftstoffeinspritzventil 10 für den zweiten Zylinder angelegt und die Impulse mit den Impulsbreiten /,. = (i,,'+ T₁₁),... nacheinander an das solenoid betriebene Kraftstoff einspritzventil 11 für den dritten Zylinder angelegt, so daß diese Kraft-Stoffeinspritzvenlile in die Offensteüung für eine begrenzte Zeitdauer gebracht werden, die gleich der Impulsbreite ist, und Kraftstoff in einer der Zeitdauer der Offenstellung des Ventils entsprechenden Menge in jeden einzelnen Zylinder eingespritzt wird. Die Zeitkonstante der aus dem Widerstand 16 und dem Kondensator 17 bestehenden Kombination, der Widerstandswert des veränderlichen Rückkoppelwiderstandes 18 und die Zeitkonstante der aus dem Widerstand 20 und dem Kondensator 21 bestehenden Kombination in dem Zuwachssignalgenerator 13 kann in geeigneter Weise gewählt werden, damit der Wert der Zuwachsgrößen T_n, T₉, T₁₀ und T₁₁ im erforderlichen Maß eingestellt wird und die Ausdehnung bestimmt wird, bis zu der die Zuwachsgrößen auf Grund der Spannung Vd den Impulsen nach dem Zeitpunkt t, hinzuzufügen sind, bei dem das Beschleunigerpedal niedergedrückt wurde.

Die Einrichtung zum Ableiten der Spannung, die die zeitliche Veränderung des Unterdrucks in dem Luftansaugrohr während der Beschleunigung des Motors darstellt, ist nicht auf den Zuwachssignalgenerator 13 mit dem vorgeschriebenen Aufbau beschränkt; sie kann eine Kombination eines aus einem Kondensator und einem Widerstand zusammengesetzten Differenziergliedes und eines Verstärkers oder eine Kombination eines mechanischen Elements, beispielsweise einer Membran, und eines elektrischen Elements, beispielsweise eines Differenzialumformers, sein.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems.

'5 Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird ein eine zeitliche Änderung des Unterdrucks in dem Luftansaugrohr darstellendes Impulssignal von einem Zuwachssignalgenerator an einen Impulsmodulator ange'sgt. Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterschei-

»° detsich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform darin, daß ein derartiges Impulsigna! unmittelbar und gleichzeitig an die mit den einzelnen Zylindern verbundenen Kraftstoffeinspritzventilenergierungsschaltungen angelegt wird. Genauer gesagt, wird von

^a5 einem Impulsmodulator ein Impulssignal mit einer Impulsbreite, die der Summe der eine Anzahl von die Betriebsbedingungen des Motors angebenden Parameters darstellenden Spannungen entspricht, an die Kraftstoffeinspritzventilenergierungsschaltungen verteilt, und unabhängig von diesem Impulssignal wird ein anderes Impulssignal, das die zeitliche Änderung des Unterdrucks im Luftansaugrohr darstellt, gleichzeitig zusätzlich zu dem zuerst genannten Impulssignal während der Beschleunigung des Motors an die Kraftstoffeinspritzventilenergierungsschaltungen angelegt. Durch diese Anordnung wird Kraftstoff in einer Menge, die dem Grad des Niederdrückens des Beschleunigerpedals entspricht, bei der Beschleunigung des Motors allen Zylindern unabhängig vom Zeitpunkt der Niederdrückung des Beschleunigerpedals zugeführt, wodurch die Beschleunigungscharakteristiken beträchtlich verbessert werden.

In Fig. 4 werden gleiche Bezugsziffern verwendet, um gleiche Teile der Ausführungsform nach Fig. 1

♦5 zu bezeichnen; Ein Motordrehzahldetektor 1, ein Motortemperaturdetektor 2 und ein Unterdruckdetektor 3 sind mit einem Impulsmodulator 4 verbunden, und ein Impulssignal wird von dem Impulsmodulator 4 über Dioden 18a, 18h, 18c und \%d, die jeweils einen Teil eines ODLR-Tors bilden, an die Kraftstoffeinspritzenergierungsschaltungen 5, 6, 7 und 8 verteilt. Nachdem das Impulssignal in den Energierungsschaltungen S, 6, 7 und 8 stromverstärkt wurde, wird es an die Erregerspulen oder Solenoide (nicht dargestellt) der elektromagnetisch oder solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventile 9, 10, 11 und 12 angelegt, die jeweils dem ersten, zweiten, dritten und vierten Zylinder des Motors zugeordnet sind. Jedes Kraftstoffehispritzventil wird in Abhängigkeit

vom Anliegen des Impulssignals an dem Solenoid für eine der Impulsbreite gleiche begrenzte Zeitdauer in die Offenstellung gebracht, um den Kraftstoff, der unter Druck von der Kraftstoffpumpe (nicht dargestellt) zugeführt wird, in Richtung des Einlaßventils des zugeordneten Zylinders zu spritzen. Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs ist proportional der Impulsbreite des Impulssignals. Ein Zuwachssignalgencrator 140 ist mit dem Unterdruckdetektor 3 verbunden und

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enthält einen Unterdruckänderungsdetektor 150, einen Pegelvergleicher 160, eine monostabile Zeitgeberschaltung oder Impulsgenerator 170 und eine Energiequelle 200 (Fig. 5).

An Hand von Fig. 5 wird der Aufbau des Zuwachssignalgenerators 140 im einzelnen beschrieben. Der Unterdruckänderungsdetektor 150 enthält einen Differenzverstärker 151. Die Ausgangsspannung Va des Unterdruckdetektors 3 liegt über einen Eingangswiderstand 152 an einem der Eingangsanschlüsse des Differenzverstärkers 151 an, während dieselbe Ausgangsspannung Va des Unterdruckdetektors 3 durch eine aus einem Widerstand 153 und einem Kondensator 154 bestehende Verzögerungsschaltung um eine bestimmte Verzögerungszeit verzögert wird, um eine Spannung Vb zu erhalten, die an dem anderen Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 151 anliegt. Die Verzögerungszeit wird durch die Zeitkonstante der aus dem Widerstand 153 und dem Kondensator 154 bestehenden Kombination bestimmt. Zwischen dem Ausgangsanschluß und dem einen der Eingangsanschlüsse des Differenzverstärkers 151 ist, wie dargestellt wurde, ein veränderlicher Rückkoppelwiderstand 155 eingeschleift. Der Differenzverstärker 151 liefert eine Spannung Vc, die die Differenz zwischen diesen beiden Eingangsspannungen Va und Vb darstellt. Der Pegelvergleicher 160 enthält einen Vergleicher 161, der die Ausgangsspannung Vc des Differenzverstärkers 151 mit einer von einem veränderlichen Widerstand 162 angelegten Bezugsspannung E vergleicht und einen Ausgangsimpuls Vd mit negativer Polarität während einer Zeitdauer erzeugt, in der die Spannung Vc größer als die Bezugsspannung E ist. Der Impulsgenerator 170 besteht aus einem Differenzierglied 17a und einem monostabilen Multivibrator 176. Das Differenzierglied 17a enthält einen Kondensator 171, einen Widerstand 172 und eine Diode 181 und differenziert den von dem Pegelvergleicher 160 gelieferten Ausgangsimpuls Vd. Der monostabile Multivibrator 176 enthält ein Paar Transistoren 173 und 174, einen Kondensator 175 und einen Widerstand 176, die ein Zeitgeberelement bilden, und Widerstände 177.178 und 179. Der monostabile Multivibrator 176 liefert in Abhängigkeit vom Anliegen eines negativen Triggerimpulses von dem Differenzierglied 17a einen Ausgangsimpuls Vf mit positiver Polarität, der eine konstante Impulsdauer τ besitzt. Diese konstante Impulsdauer τ kann geändert werden, indem die Zeitkonstante des aus dem Kondensator 175 und dem Widerstand 176 besiehenden Zeitgeberelenent geändert wird oder indem die an einen Anschluß 180 angelegte Spannung geändert wird. Der von dem monostabilen Multivibrator 176 gelieferte Ausgangsimpuls Vf liegt über Dioden 19a, 196, 19c und 19α", die jeweils einen Teil des ODER-Tors bilden, an den entsprechenden Kraftstoffeinspritzventilenergierungsschaltungen 5, 6, 7 und 8 an, und nach Stromverstärkung darin, liegt der Impuls Vf gleichzeitig an den solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventilen 9, 10, 11 und 12 an.

Die an verschiedenen Teilen des Systems nach Fig. 4 und 5 auftretenden Spannungswellenformen haben eine Phasenbeziehung, wie sie in Fig. 6a, 6b, 6 c, 6d, 6e, 6f und 6 g gezeigt ist, worin derartige Spannungen über der gleichen Zeitachse aufgetragen sind. Die Niederdrückung des Beschieunigerpedals wird auf der die Zeit t darstellenden Horizontalachse zum Zeitpunkt I₁ begonnen und zum Zeitpunkt /₄ vollendet. Fig. (>a zeigt die Beziehung zwischen einer Kurve /', die die zeitliche Änderung des Unterdrucks im Luftansaugrohr in Abhängigkeit vom Niederdrükken des Beschleunigerpedals darstellt und der Spannung Va, die an einem der Eingangsanschlüsse des Differenzverstärkers 151 anliegt. Fig. 6b zeigt die Beziehung zwischen dieser Spannung Va und der Spannung Vb, die an dem anderen Eingangsanschluß desDilferenzverstärkers 151 anliegt. Fig. Gezeigt die

ίο Beziehung zwischen der Bezugsspannung E und der Ausgangsspannung Vc des Differenzverstärkers 151, die an dem Eingangsanschluß des Vergleichers 161 anliegt. Fig. 6d zeigt den von dem Vergleicher 161 gelieferten Ausgangsimpuls Vd. Fig. f»e zeigt die differenzierten Impulse, die durch Ditferenzierung des Impulses Vd durch das Differenzicrglied 17a erhalten wurden. Fig. 6f zeigt den von dem Impulsgenerator 170 gelieferten Ausgangsimpuls Vf. Fig. 6g zeigt das Impulssignal, das an den solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventilen 9, 10, 11 und 12 anliegt.

An Hand der Fig. fta bis ng wird die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Systems, das den obigen Aufbau besitzt, beschrieben. Es wird angenommen, daß der Unterdruck in dem Luftansaugrohr einen Wert

a5 von beispielsweise -500 mmHg vor der Niederdrükkung des Beschleunigerpedals hat. Wird nun das Beschleunigerpedal 7um Zeitpunkt /, (Fig. 6a) niedergedrückt, steigt der Unterdruck zeitlich schnell an, wie dies mit der Kurve P gezeigt ist, bis er schließlich ei-

nen dem atmosphärischen Druck im wesentlichen gleichen Pegel zum Zeitpunkt r, vor dem Zeitpunkt r₄ erreicht, bei dem die Niederdrückung des Beschleutiigerpedals vollendet ist. Die Ausgangsspannung Va des auf den Unterdruck in dem Luftansaugrohr ansprechenden Unterdruckdetektors 3 beginnt leicht verzögert gegenüber der Kurve P (wie dies dargestellt wurde) anzusteigen, und diese Spannung Va liegt an einem der Eingangsanschlüsse des Differenzverstärkers 151 an. Die in Fig. 6b gezeigte Spannung Vb

wird erhalten, indem die Spannung Va um eine Verzögerungszeit verzögert wird, die durch die aus dem Widerstand 153 und dem Kondensator 154 bestehende Kombination bestimmt ist, und diese Spannung Vb liegt an dem anderen EingangsanschluÖ des Diffe-

renzverstärkers 151 an. Der Differenzverstärker 151 liefert in Abhängigkeit vom Anliegen dieser beiden Spannungen Va und Vb die in Fig. 6cgezeigte Spannung Vc, die die Differenz zwischen diesen beiden Spannungen Va und Vb darstellt. In der vorliegenden

Ausführungsform hat diese Spannung Vc einen Scheitelwert in der Nähe des Zeitpunkts f„ jedoch kann der Zeitpunkt, zu dem dieser Scheitelwert erscheint, frei gesteuert werden, indem der Gradient des Anstiegs der Spannung Vb geändert wird, d.h. durch

oeeignete Wahl der Zeitkonstanten der aus dem Widerstand 153 und dem Kondensator 154 bestehenden Kombination. Ferner kann die Größe des Scheitelwerts frei gewählt werden, indem der Widerstandswert des veränderlichen Rückkoppel widerstandes 155

in geeigneter Weise geändert wird. In Abhängigkeit vom Anliegen der Ausgangsspannung Vc des Differenzverstärkers 151 und der von dem veränderlichen Widerstand 162 zugeführten Bezugsspannung E an den Eingangsanschlüssen des Vergleichers 161 be-

ginnt der Impuls Vd mit negativer Polarität zum Zeitpunkt /₂ an dem Vergleicher 161 zu erscheinen und dauert eine Zeitperiode, während der die Spannung Vc größer als die Bezugsspannung E ist, wie dies aus

/C'

Fig. 6c und 6d ersichtlich ist. Der Impuls Vd wird durcli das Differenzierglied 17« differenziert, um die in Fig. 6c gezeigten Impulse negativer und positiver Polarität zu bilden, und dieser negative Impuls wird zur Triggerung des mrmostabilen Multivibrators 17/> verwendet. Dadurch wird der in I ig. 6f gezeigte Ausgangsimpuls Vf mit konstanter Impulsdauer r von dem monostabilen Multivibrator 17/;> geliefert. Dieser Ausgangsimpuls Vf liegt über die Dioden 19«, 19/), 19c und 19J an den Kraftstoffeinspritzventilenergierungsschaltungcn 5, 6, 7 und 8 an und liegt nach Stromverstärkung darin gleichzeitig an den solenoid betriebenen Kniltstoffeinspritzventilen 9, 10, 11 und 12an. In Fig. 6g ist dieser Impuls mit einer sich nach rechts oben erstreckenden Schraffur gezeigt. Durch ¹S diese Anordnung wird das Solenoid jedes der solenoid betriebenen Kraftstofieinspritzventile 9, 10, 11 und 12 unabhängig von dem von den Impulsmodulator 4 verteilten Impulssignal zur regelmäßigen Einspritzung von Kraftstoff energiert und ebenso unabhängig von dem normalen Kraftstoffeinspritzzeilpunkt. So wird jedes solenoid betriebene Kraftstoffeinspritzventil 9, 10, 11 und 12 für eine der Dauer oder Impulsbreite r des Impulses Vf gleiche begrenzte Zeitdauer in die Offenstellung gebracht, um Kraftstoff in einer der Im- ^a5 pulsbreite τ entsprechenden Menge einzuspritzen. Diese Menge eingespritzten Ki Itstoffs kann frei reguliert werden. Dazu kann die /eitkonstante des aus dem Kondensator 175 und dem Widerstand 176 gebildeten Zeitgeberclements oder die an den Anschluß 3<> 180 des monostabilen Multivibrators 17ft angelegte Spannung in Abhängigkeit von z.B. der Motordrehzahl oder dem Unterdruck in dem Luftansaugrohr geändert wc: len, um die Impulsbreite τ des Ausgangsimpulses Vf zu ändern und damit die Menge eingespritzten Kraftstoffs zu regulieren. Der durch die solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventile 9, 10, Hund 12eingespritzte Kraftstoff wird in die Zylinder gezogen, sobald die Einlaßventile geöffnet werden, wodurch der Motor schnell beschleunigt wird. Da dabei die Einlaßventile nacheinander geöffnet werden, kann der in Richtung der Zylinder, deren Einlaßventile sich noch in der Schließstellung befinden, gespritzte Kraftstoff ausreichend vergast werden, während er sich in dem Ansaugrohr befindet, obgleich die Verweilzeitperiode sehr kurz ist.

Die reguläre Kraftstoffeinspritzung wird unabhängig von der Einspritzung der vergrößerten Kraftstoffmenge auf Grund des während der Beschleunigung des Motors von dem monostabilen Multivibrabor 17 ft gelieferten Ausgangsimpulses Vf ausgeführt. Das heißt auf Grund des Ansteigens der Ausgangsspannung des Unterdruckdetektors 3 in Abhängigkeit von der Beschleunigung des Motors werden Impulse, wie sie in Fig. 6g gezeigt sind, von dem Impulsmodulator 4 geliefert und an die solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventile 9, 10, 11 und 12 angelegt. Wie aus Fig. 6g ersichtlich ist, hat der zu einem früheren Zeitpunkt als der Zeitpunkt t,, bei dem das Beschleunigerpedal niedergedrückt wird, an dem solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventil 9 für den ersten Zylinder anliegende Impuls eine Impulsbreite /₉, und der nächste Impuls, der nach dem Zeitpunkt /,, bei dem das Beschleunigerpedal gedrückt wurde, hat eine Impulsbreite *,', die größer als /,, ist. In gleicher Weise erhöht sich die Impulsbreite von f_I0 bis /,„' im Fall des solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventils 10 für den zweiten Zylinder, von (,, bis r,,' im Fall des solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventils 11 für den dritten Zylinder und von t_n bis /,₂' im Fall des solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventils 12 für den vierten Zylinder.

Fig. 7 zeigt eine andere Form des in Fig. 5 gezeigten Impulsgenerator. Der in Fig. 7 gezeigte Impulsgenerator 270 ist mit einem Pegelvergleicher 160 verbunden, der der gleiche wie der in Fig. 5 gezeigte ist, und enthält einen Transistor 271 zur Polaritätsumkehr, ein Differenzierglied 272, das einen von dem Transistor 271 angelegten Impuls differenziert, und liefert einen differenzierten Impuls positiver Polarität zur nächsten Stufe, einem Transistor 273, einem Kondensator 274, Widerständen 275 und 276, einem Paar in Darlington-Schaltung geschalteten Emitter-Folgertransistoren 277 und 278, einer Zener-Diode 279. einem Vergleichcr 280 und eine Halteschaltung 281 zum Halten des Scheitelwerts der Ausgangsspannung Vi des Untcrdruckänderungsdetektors 150 und zum Anlegen dieser Spannung an einen der Eingangsanschlüsse des Verglcichers 280.

Beim Betrieb legt der Pegclvergleicher 160 einen Ausgangsimpuls Vd mit negativer Polarität, wie in Fig. 6d gezeigt ist, an den Impulsgenerator 270 an. Im Impulsgenerator 270 wandelt der Transistor 271 den negativen Impuls Vd in einen positiven Impuls um und legt diesen positiven Impuls an das Differenzierglied 272 an. Das Differenzierglied 272 differenziert diesen positiven Impuls und legt einen differenzierten Impuls mit positiver Polarität an die Basis des Transistors 273, so daß der Transistor 273 leitet und den Kondensator 274 kurzschließt. Dadurch werden die Transistoren 277 und 278 gesperrt, und ein negatives Potential erscheint an dem Emitter des Transistors 278. Der an der Basis des Transistors 273 anliegende positive differenzierte Impuls verschwindet in einer sehr kurzen Zeitperiode, und der Transistor 273 wird wieder gesperrt. Der Kondensator 274 beginnt über die Widerstände 275 und 276 auf einen konstanten Spannungspegei aufgeladen zu werden, der durch die Zener-Diode 279 bestimmt ist. Ist der Kondensator 274 auf die Spannung aufgeladen, werden die Transistoren 277 und 278 in den Sättigungsbereich vorgespannt, und die Emitterspannung des Transistors 278 wird mit einer Steigung vergrößert, die der Zeitkonstante der aus dem Kondensator 274 und den Widerständen 275 und 276 bestehenden Kombination entspricht. Diese Emitterspannung des Transistors 278 liegt an einem der Eingangsanschlüsse des Vegleichers 280 an. Andererseits hält die Halteschaltung 281 den Scheitelwert der von dem Unterdruckänderungsdetektor 150 gelieferten Ausgangsspannung Vc, und die darin gehaltene Spannung liegt an dem anderen Eingangsanschluß des Vergleichers 280 an. Der Vergleicher 280 vergleicht die Emitterspannung des Transistors 278 mit der von der Halteschaltung 281 gelieferten Ausgangsspannung und liefert einen Ausgangsimpuls nur, wenn die zuerst genannte Spannung kleiner als die letztere ist. Da die Emitterspannung des Transistors 278 mit einem festen Gradienten ansteigt, ist die Impulsbreite des von dem Vergleicher 280 gelieferteii Ausgangsimpulses von dem Spannungswert des Ausgangssignais von der Halteschaltung 281 abhängig und daher von dem Scheitelwert der zeitlichen Änderung des Unterdrucks im Luftansaugrohr. Der von dem Vergleicher 280 gelieferte Ausgangsimpuls liegt über die Dioden 19a, 196, 19c und I9d an den Kraftstoffeinspritzventilenergie-

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rungsschaltungen 5, 6, 7 und 8 an, und nach Strotnverstärkung darin liegt der Impuls gleichzeitig an den solenoid betriebenen Kraftstoffeinspritzventilen 9, 10,11 und 12 in der an Hand der Fig. 4 und 5 zuvor beschriebenen Weise an. Wenn zwar in der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform drei Einrichtungen zur Ermittlung der drei Parameter vorgesehen sind, d.h. der Motordrehzahl, Motortemperatur und Unterdruck in dem Luftansaugrohr, unter verschiedenen die

Betriebsbedingungen des Motors angeh metern, die zumindest erforderlich sind ζ der Kraftstoffeinspritzung in den Motor, siem im Bedarfsfall zusätzliche Detektor« die die Drosselventilöffnung und andei ermitteln, die die Betriebsbedingungen angeben und die ermittelten Werte dai gnale zum Anlegen an den Impulsmodul gen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzsteuersystem für Brennkraftmaschinen, bei welchem die mittels elektromagnetisch betätigter Einspritzventile abgegebene Kraftstoffmenge durch die Länge von Impulsen in Abhängigkeit von verschiedene Maschinenbetriebsbedingungen repräsentierenden elektrischen Spannungen mit Hilfe eines Impulsmodulators gesteuert wird, wobei bei Beschleunigung durch einen Zuwachssignalgenerator eine Vergrößerung der abgegebenen Kraftstoff menge in Abhängigkeit von der bei Beschleunigung auftretenden Erhöhung des absoluten Druckes im Ansaugrohr erfolgt, indem der Zuwachssignalgenerator eine Differenzmeßeinrichtung aufweist, in welcher ein vom Druck im Ansaugrohr unmittelbar und ein von diesem über ein Verzögerungsglied abhängiger Wert verglichen werden und bei einem einer Beschleunigung entsprechenden Vergleichsergebnis die Vergrößerung der abgegebenen Kraftstoff menge durch eine zusätzliche Einspritzventilöffnung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzmeßeinrichtung ein Differenzverstärker (14; 151) ist, an dessen einem Eingang ein den Druck im Ansaugrohr repräsentierendes elektrisches Signal unmittelbar und an dessen anderem Eingang dieses Signal über das Verzögerungsglied (16,17; 153,154) anliegt, und der daraus ein Signal (Vd; Vc) erzeugt, das die Länge der zusätzlichen Ventilöffnung bestimmt.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Vergrößerung der abgegebenen Kraftstoffmenge durch Veränderung der Breite der Ausgangsimpulse des Impulsmodulators erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (14) ein Ausgangssignal (Vd) erzeugt, das dem Impulsmodulator (4) zugeführt und dessen übrigen, die Maschinenbetriebsbedingungen repräsentierenden und die Einspritzimpulsbreite bestimmenden Eingangssignalen zuaddiert wird.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ( Vc) des Differenzverstärkers (151) zu einem Impulssignal ( Vf) weiterverarbeitet wird, das zum unmittelbaren gleichzeitigen öffnen aller Einspritzventile ohne Zwischenschaltung des Impulsmodulators (4) auf eine Einspritzventilbetätigungsschaltung (5 bis 8) gegeben wird.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzverstärker (151) über eine Vergleichseinrichtung (160) ein Impulsgenerator (170; 270) nachgeschaltet ist, der dann von der Vergleichseinrichtung zur Erzeugung des Impulssignals ( Vf) beaufschlagt wird, wenn das Ausgangssignal des Differenzverstärkers einen vorgegebenen Pegel (E) überschreitet.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (170) als impulserzeugendes Element einen monostabilen Multivibrator (17b) enthält, der von einem Differenzierglied (17a) beaufschlagt ist.

6. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (270) eine Schaltungsanordnung aufweist, die beim Eintreffen eines Eingangssignals ( Vd) am Generatoreingang eine mit einer vorbestimmten Zeitkonstantc ansteigende Spannung erzeugt, sowie eine Vergleichseinrichtung (280), der diese Spannung und über eine Halteschaltung (281) der Scheitelwert der Ausgangsspannur.g (Vc) des Differenzverstärkers (150) zugeführt werden, wobei die Vergleichseinrichtung ein Signal ( Vf) abgibt, solange die Spannung kleiner als der Scheitelwert der Difierenzverstärkerausgangsspannung ( Vc) ist.